Сериядағы басқа мақалалар:
- Эстафетаның шығу тарихы
- Электрондық есептеуіш машиналардың пайда болу тарихы
- Транзистордың пайда болу тарихы
- Интернет тарихы
Соғыс тигелі транзистордың пайда болуына негіз болды. 1939 жылдан 1945 жылға дейін жартылай өткізгіштер саласындағы техникалық білім өте кеңейді. Мұның бір қарапайым себебі бар еді: радар. Соғыстың ең маңызды технологиясы, мысалы, әуе шабуылдарын анықтау, суасты қайықтарын іздеу, түнгі әуе шабуылдарын нысанаға бағыттау, әуе шабуылына қарсы қорғаныс жүйелері мен теңіз қаруларын нысанаға алу. Инженерлер тіпті кішкентай радарларды артиллериялық снарядтарға салуды үйренді, сонда олар нысанаға жақын ұшқанда жарылып кетеді - . Дегенмен, бұл қуатты жаңа әскери технологияның қайнар көзі неғұрлым бейбіт салада болды: ғылыми мақсатта атмосфераның жоғарғы қабатын зерттеу.
Радар
1901 жылы Marconi сымсыз телеграф компаниясы Корнуоллдан Ньюфаундлендке дейін Атлант мұхиты арқылы сымсыз хабарламаны сәтті жіберді. Бұл факт қазіргі ғылымды шатастыруға әкелді. Егер радиохабарлар түзу сызық бойымен жүрсе (қажет болса), мұндай тарату мүмкін болмауы керек. Англия мен Канаданың арасында Жерді кесіп өтпейтін тікелей көру сызығы жоқ, сондықтан Марконидің хабары ғарышқа ұшуға мәжбүр болды. Американдық инженер Артур Кеннеали мен британ физигі Оливер Хевсайд бір мезгілде және тәуелсіз түрде бұл құбылыстың түсіндірмесі атмосфераның жоғарғы қабатында орналасқан, радиотолқындарды Жерге кері қайтара алатын иондалған газ қабатымен байланысты болуы керек деп ұсынды (Марконидің өзі радиотолқындар деп есептеді). Жер бетінің қисаюын ұстаныңыз, алайда физиктер оны қолдамады).
1920 жылдарға қарай ғалымдар алдымен ионосфераның бар екенін дәлелдеуге, содан кейін оның құрылымын зерттеуге мүмкіндік беретін жаңа жабдықты жасап шығарды. Олар қысқа толқынды радиоимпульстерді жасау үшін вакуумдық түтіктерді, оларды атмосфераға жіберу және жаңғырықтарды жазу үшін бағытталған антенналарды, және нәтижелерін көрсету. Эхо қайтару кідірісі неғұрлым ұзақ болса, ионосфера соғұрлым алыс болуы керек. Бұл технология атмосфералық зондтау деп аталды және ол радарларды дамытудың негізгі техникалық инфрақұрылымын қамтамасыз етті («RAdio Detection And Ranging» терминінен шыққан «радар» термині 1940 жылдарға дейін АҚШ Әскери-теңіз күштерінде пайда болған жоқ).
Дұрыс білімі, ресурстары және мотивациясы бар адамдар мұндай жабдықты жер бетінде қолданудың әлеуетін түсінгенге дейін уақыт мәселесі болды (осылайша радардың тарихы алғаш рет жер бетінде пайдалануға арналған телескоптың тарихына қарама-қайшы келеді). . Мұндай түсініктің ықтималдығы радио бүкіл планетаға көбірек тараған сайын арта түсті және көптеген адамдар жақын маңдағы кемелерден, ұшақтардан және басқа да үлкен нысандардан кедергілерді байқады. Атмосфераның жоғарғы қабаттарын дыбыстау технологиялары туралы білім екінші кезеңде тарады (1932-1933), ғалымдар әртүрлі Арктикалық станциялардан ионосфера картасын құрастырған кезде. Көп ұзамай Ұлыбритания, АҚШ, Германия, Италия, КСРО және басқа елдердегі командалар өздерінің қарапайым радиолокациялық жүйелерін жасады.
өзінің 1935 жылғы радарымен
Содан кейін соғыс болды және радарлардың елдер үшін маңыздылығы - және оларды дамыту үшін ресурстар - күрт өсті. Құрама Штаттарда бұл ресурстар 1940 жылы MIT-те құрылған жаңа ұйымның айналасында жиналды. (шетелдік тыңшыларды адастыру және радиоактивтілікті зертханада зерттеп жатқандай әсер қалдыру үшін арнайы аталды - ол кезде атом бомбасына аз адамдар сенетін). Манхэттен жобасы сияқты танымал бола алмаған Rad Lab жобасы АҚШ-тың түкпір-түкпірінен бірдей көрнекті және дарынды физиктерді өз қатарына қабылдады. Зертхананың алғашқы бес қызметкері (соның ішінде и ) кейіннен Нобель сыйлығын алды. Соғыстың соңына қарай зертханада 500-ге жуық ғылым докторлары, ғалымдар мен инженерлер жұмыс істесе, барлығы 4000 адам еңбек етті. Жарты миллион доллар (бүкіл ENIAC бюджетімен салыстыруға болады) бір ғана радиациялық зертханалар сериясына жұмсалды, бұл соғыс кезінде зертханадан алынған барлық білімнің жиырма жеті томдық жазбасы (бірақ АҚШ үкіметінің радар технологиясына жұмсаған шығындары шектелмеген еді) Rad Lab бюджетіне; соғыс кезінде үкімет үш миллиард долларға радарлар сатып алды).
Рад зертханасы орналасқан MIT 20 ғимараты
Rad Lab зерттеуінің негізгі бағыттарының бірі жоғары жиілікті радар болды. Ерте радарлар метрмен өлшенетін толқын ұзындығын пайдаланды. Бірақ толқын ұзындығы сантиметрмен өлшенетін жоғары жиілікті сәулелер - микротолқындар - анағұрлым ықшам антенналарға мүмкіндік берді және ұзақ қашықтыққа аз шашырады, бұл диапазон мен дәлдікте үлкен артықшылықтарды уәде етті. Микротолқынды радарлар ұшақтың мұрнына сыйып, суасты қайықтарының перископындай заттарды анықтай алады.
Бұл мәселені бірінші болып Бирмингем университетінің британдық физиктер тобы шешті. 1940 жылы олар дамыды.«, ол электромагниттік «ысқырық» сияқты жұмыс істеп, электр тогының кездейсоқ импульсін қуатты және дәл бапталған микротолқындар сәулесіне айналдырды. Бұл микротолқынды таратқыш ең жақын бәсекелесінен мың есе қуатты болды; ол практикалық жоғары жиілікті радиолокациялық таратқыштарға жол ашты. Алайда оған жоғары жиілікті анықтай алатын серік, қабылдағыш керек болды. Осы кезде біз жартылай өткізгіштердің тарихына ораламыз.
Магнетронның көлденең қимасы
Мысықтың мұртының екінші рет келуі
Вакуумдық түтіктер микротолқынды радиолокациялық сигналдарды қабылдауға мүлдем жарамсыз болып шықты. Ыстық катод пен суық анод арасындағы алшақтық конденсаторды тудырады, бұл тізбектің жоғары жиілікте жұмыс істеуден бас тартуына әкеледі. Жоғары жиілікті радарлар үшін қол жетімді ең жақсы технология ескі модель болды »«- жартылай өткізгіш кристалға басылған сымның кішкене бөлігі. Мұны бірнеше адам өз бетінше ашты, бірақ біздің тарихымызға ең жақын нәрсе - Нью-Джерсиде болған оқиға.
1938 жылы Bell Labs Әскери-теңіз күштерімен 40 см диапазондағы өртке қарсы радарды әзірлеуге келісім-шарт жасады — резонанстық магнетрон дәуіріндегі бар радарларға қарағанда әлдеқайда қысқа, сондықтан жиілігі жоғары. Негізгі зерттеу жұмысы Статен-Айлендтің оңтүстігіндегі Холмделдегі зертханалар бөліміне барды. Зерттеушілерге жоғары жиілікті қабылдағышқа не қажет болатынын анықтау көп күттірмеді, ал көп ұзамай инженер Джордж Саутворт Манхэттендегі ескі мысық мұртының детекторларын іздеп жүрді. Күтілгендей, ол шам детекторынан әлдеқайда жақсы жұмыс істеді, бірақ ол тұрақсыз болды. Сондықтан Саутворт Рассел Ол есімді электрохимикті іздеп тауып, одан бір нүктелі кристалды детектордың реакциясының біркелкілігін жақсартуға тырысуды сұрады.
Ол технологияның дамуын өз тағдыры деп санайтын және болашақты болжайтын кезеңдік пайымдаулар туралы айтатын өте ерекше адам болды. Мысалы, ол 1939 жылы кремний күшейткіштің болашақ өнертабысы туралы білетінін, бірақ оны ойлап табудың тағдыры басқа адамның тағдыры екенін айтты. Ондаған нұсқаларды зерттегеннен кейін ол Southworth қабылдағыштары үшін ең жақсы зат ретінде кремнийге қоныстанды. Мәселе оның электрлік қасиеттерін басқару үшін материалдың мазмұнын басқару мүмкіндігі болды. Ол кезде өнеркәсіптік кремний құймалары кең таралған, олар болат диірмендерінде қолданылған, бірақ мұндай өндірісте кремнийдегі 1% фосфордың мөлшері ешкімді алаңдатқан жоқ. Бірнеше металлургтердің көмегіне жүгінген Ол бұрын мүмкін болғаннан әлдеқайда таза дайындамаларды алуға кірісті.
Олар жұмыс істей отырып, олардың кейбір кристалдары токты бір бағытта түзететінін, ал басқалары екінші бағыттағы токты түзететінін анықтады. Оларды «n-типі» және «п-типі» деп атады. Әрі қарай талдау қоспалардың әртүрлі түрлері осы түрлерге жауапты екенін көрсетті. Кремний периодтық жүйенің төртінші бағанында, яғни оның сыртқы қабатында төрт электрон бар. Таза кремнийдің бланкісінде бұл электрондардың әрқайсысы көршімен біріктіріледі. Үшінші бағандағы қоспалар, мысалы, бір электроны аз бор, кристалдағы ток қозғалысы үшін «тесік» қосымша кеңістік жасады. Нәтижесінде p-типті жартылай өткізгіш пайда болды (оң зарядтардың артығымен). Бесінші бағандағы элементтер, мысалы, фосфор, ток өткізу үшін қосымша бос электрондарды қамтамасыз етті және n-типті жартылай өткізгіш алынды.
Кремнийдің кристалдық құрылымы
Бұл зерттеулердің барлығы өте қызықты болды, бірақ 1940 жылға қарай Саутворт пен Оль жоғары жиілікті радардың жұмыс прототипін жасауға жақын болмады. Сонымен бірге, британдық үкімет магнетрон таратқыштарымен тандемде жұмыс істейтін өндіріске дайын микротолқынды детекторларды жасаған Luftwaffe-дан келе жатқан қауіпке байланысты дереу практикалық нәтижелерді талап етті.
Дегенмен, технологиялық жетістіктердің тепе-теңдігі жақын арада Атлант мұхитының батыс жағына қарай ауытқиды. Черчилль американдықтарға Ұлыбританияның барлық техникалық құпияларын соғысқа кіріспес бұрын ашуға шешім қабылдады (өйткені ол бұл бәрібір болады деп ойлады). Ол ақпараттың ағып кету қаупіне тұрарлық деп есептеді, содан бері Америка Құрама Штаттарының барлық өнеркәсіптік мүмкіндіктері атомдық қару мен радарлар сияқты мәселелерді шешуге жұмсалады. Британдық ғылым және технология миссиясы (жақсы белгілі ) 1940 жылдың қыркүйегінде Вашингтонға келіп, өз багажына технологиялық ғажайыптар түріндегі сыйлық әкелді.
Резонанстық магнетронның керемет қуатының ашылуы және оның сигналын қабылдаудағы британдық кристалдық детекторлардың тиімділігі жоғары жиілікті радардың негізі ретінде жартылай өткізгіштерге қатысты американдық зерттеулерді жандандырды. Әсіресе материалтану саласында атқарылатын жұмыстар көп болды. Сұранысты қанағаттандыру үшін жартылай өткізгіш кристалдар «бұрын мүмкін болғаннан әлдеқайда көп миллиондаған өндіруге тура келді. Түзетуді жақсарту, соққыға сезімталдықты және жануды азайту және кристалдардың әртүрлі партиялары арасындағы вариацияны азайту қажет болды ».
Кремний нүктесі контактілі түзеткіш
Rad Lab жартылай өткізгіш кристалдардың қасиеттерін және қабылдағыштың құнды қасиеттерін барынша арттыру үшін оларды қалай өзгертуге болатынын зерттеу үшін жаңа зерттеу бөлімдерін ашты. Ең перспективалы материалдар кремний мен германий болды, сондықтан Rad Lab оны қауіпсіз орындауды шешті және екеуін де зерттеу үшін параллельді бағдарламаларды іске қосты: Пенсильвания университетіндегі кремний мен Пурдюдегі германий. Bell, Westinghouse, Du Pont және Sylvania сияқты өнеркәсіп алпауыттары өздерінің жартылай өткізгіштерді зерттеу бағдарламаларын бастады және кристалды детекторлар үшін жаңа өндіріс орындарын дамыта бастады.
Бірлескен күш-жігердің арқасында кремний мен германий кристалдарының тазалығы бастапқыда 99%-дан 99,999%-ға, яғни 100 000 атомға бір қоспа бөлшектеріне дейін көтерілді. Бұл процесте ғалымдар мен инженерлер ұжымы германий мен кремнийдің абстрактілі қасиеттерімен және оларды басқарудың қолданбалы технологияларымен: балқыту, кристалдарды өсіру, қажетті қоспаларды қосу (мысалы, электрөткізгіштігін арттыратын бор)мен жақынырақ танысты.
Сосын соғыс аяқталды. Радарға сұраныс жоғалып кетті, бірақ соғыс кезінде алынған білім мен дағдылар қалды, қатты күйдегі күшейткіш туралы арман ұмытылмады. Енді жарыс осындай күшейткішті жасау болды. Бұл жүлдені жеңіп алу үшін кем дегенде үш команда жақсы жағдайда болды.
Батыс Лафайетт
Біріншісі - Карл Ларк-Хоровиц есімді австриялық физик басқаратын Пурдю университетінің тобы. Ол дарындылығы мен ықпалы арқылы университеттің физика факультетін жалғыз өзі алып шықты және Rad Lab-тың өз зертханасын германий зерттеулерін сеніп тапсыру шешіміне әсер етті.
Карл Ларк-Хоровиц 1947 жылы, орталық, құбыр ұстаған
1940 жылдардың басында кремний радар түзеткіштері үшін ең жақсы материал болып саналды, бірақ оның астындағы периодтық кестедегі материал да әрі қарай зерттеуге лайық болып көрінді. Германийдің төменгі балқу температурасына байланысты практикалық артықшылығы болды, бұл онымен жұмыс істеуді жеңілдетеді: кремний үшін 940 градуспен салыстырғанда (болатпен бірдей дерлік) шамамен 1400 градус. Балқу температурасы жоғары болғандықтан, балқытылған кремнийге ағып кетпейтін, оны ластайтын дайындаманы жасау өте қиын болды.
Сондықтан Ларк-Хоровиц және оның әріптестері бүкіл соғысты германийдің химиялық, электрлік және физикалық қасиеттерін зерттеуге арнады. Ең маңызды кедергі «кері кернеу» болды: германий түзеткіштері өте төмен кернеуде токты түзетуді тоқтатты және оның қарсы бағытта ағуына мүмкіндік берді. Кері ток импульсі радардың қалған бөліктерін өртеп жіберді. Ларк-Хоровицтің аспиранттарының бірі Сеймур Бензер бұл мәселені бір жылдан астам зерттеп, соңында жүздеген вольтке дейінгі кернеулерде кері импульстарды тоқтататын қалайы негізіндегі қоспаны ойлап тапты. Көп ұзамай, Western Electric, Bell Labs өндірістік бөлімшесі, әскери мақсаттағы ұқсас түзеткіштерді шығара бастады.
Пурдюде германийді зерттеу соғыстан кейін де жалғасты. 1947 жылдың маусымында Бензер, қазірдің өзінде профессор, әдеттен тыс аномалия туралы хабарлады: кейбір тәжірибелерде германий кристалдарында жоғары жиілікті тербелістер пайда болды. Ал оның әріптесі Ральф Брей соғыс кезінде басталған жоба бойынша «көлемдік қарсылықты» зерттеуді жалғастырды. Көлем кедергісі түзеткіштің жанасу нүктесінде германий кристалында электр тоғының қалай өтетінін сипаттайды. Брей жоғары вольтты импульстар n-типті германийдің осы токтарға төзімділігін айтарлықтай төмендететінін анықтады. Білмей, әлгілердің куәсі болды. «азшылық» заряд тасымалдаушылары. n-типті жартылай өткізгіштерде артық теріс заряд негізгі заряд тасымалдаушы қызметін атқарады, бірақ оң «саңылаулар» да ток өткізе алады және бұл жағдайда жоғары вольтты импульстар германий құрылымында тесіктер жасап, миноритарлық заряд тасымалдаушылардың пайда болуына себепші болды. .
Брей мен Бензер германий күшейткішіне байқамай-ақ жақындап қалды. Бензер 1948 жылы қаңтарда конференцияда Bell Labs ғалымы Уолтер Браттейнді көлемдік кедергіні талқылау үшін ұстады. Ол Браттейнге ток өткізе алатын бірінші контактінің жанына тағы бір нүктелік контактіні қоюды ұсынды, содан кейін олар жердің астында не болып жатқанын түсінуі мүмкін. Браттайн бұл ұсынысқа үнсіз келісіп, кетіп қалды. Көріп отырғанымыздай, ол мұндай эксперимент нені анықтай алатынын өте жақсы білетін.
Оней-су-Боа
Purdue тобында транзисторға секіру жасау үшін технология мен теориялық негіз болды. Бірақ олар оған тек кездейсоқ қол жеткізе алды. Оларды құрылғының жаңа түрін іздеу емес, материалдың физикалық қасиеттері қызықтырды. Аунес-су-Буада (Франция) мүлде басқа жағдай орын алды, онда Германиядан келген екі бұрынғы радиолокациялық зерттеуші Генрих Уэлкер мен Герберт Матаре өнеркәсіптік жартылай өткізгіш құрылғыларды жасау мақсатын қойған топты басқарды.
Уэлкер алдымен атақты теоретик Арнольд Соммерфельд басқаратын Мюнхен университетінде физиканы оқып, содан кейін сабақ берді. 1940 жылдан бастап ол таза теориялық жолды тастап, Luftwaffe үшін радармен жұмыс істей бастады. Матаре (тек бельгиялық) Аахенде өсті, ол жерде физиканы оқыды. Ол 1939 жылы неміс радиосы Telefunken компаниясының зерттеу бөліміне жұмысқа орналасты. Соғыс кезінде ол одақтастардың әуе шабуылдарынан аулақ болу үшін жұмысын Берлиннің шығысынан Силезиядағы аббаттыққа ауыстырды, содан кейін алға жылжып келе жатқан Қызыл Армияны болдырмау үшін батысқа қайтады, ақырында американдық армияның қолына түсті.
Гитлерге қарсы коалициядағы бәсекелестері сияқты, немістер 1940 жылдардың басында кристалдық детекторлардың радар үшін тамаша қабылдағыш екенін және кремний мен германий оларды жасау үшін ең перспективалы материалдар екенін білді. Матаре мен Уэлкер соғыс кезінде түзеткіштерде осы материалдарды тиімді пайдалануды жақсартуға тырысты. Соғыстан кейін екеуі де әскери жұмысына қатысты мерзімді жауапқа тартылды және ақыры француз барлау офицерінен 1946 жылы Парижге шақыру алды.
Вестингхаустың француздық бөлімшесі Compagnie des Freins & Signaux («тежегіштер мен сигналдар компаниясы»), қатты дене түзеткіштерін жасау үшін француз телефон органынан келісім-шарт алды және оларға көмектесу үшін неміс ғалымдарын іздеді. Соңғы кездегі жаулардың мұндай одағы оғаш көрінуі мүмкін, бірақ бұл келісім екі жаққа да өте қолайлы болып шықты. 1940 жылы жеңіліске ұшыраған француздардың жартылай өткізгіштер саласында білім алу мүмкіндігі болмады және оларға немістердің дағдылары өте қажет болды. Немістер оккупацияланған және соғыс жүріп жатқан елде ешқандай жоғары технологиялық салаларда дамуды жүзеге асыра алмады, сондықтан олар жұмысты жалғастыруға мүмкіндік алды.
Уэлкер мен Матаре Париждің Онес-су-Буа маңындағы екі қабатты үйде штаб-пәтерді құрды және техниктер тобының көмегімен 1947 жылдың аяғында олар германий түзеткіштерін сәтті іске қосты. Содан кейін олар күрделірек жұмысқа көшті. сыйлықтар: Уэлкер суперөткізгіштерге, ал Матаре күшейткіштерге деген қызығушылығына оралды.
Герберт Матаре 1950 ж
Соғыс кезінде Матаре тізбектегі шуды азайту үшін екі нүктелі контактілі түзеткіштермен - «дуодеодалармен» тәжірибе жасады. Ол тәжірибелерін қайта бастады және көп ұзамай біріншіден метрдің 1/100 миллионнан бір бөлігінде орналасқан екінші мысық мұртының кейде бірінші сақал арқылы өтетін токты модуляциялай алатынын анықтады. Ол мүлдем пайдасыз болса да, қатты күйдегі күшейткішті жасады. Неғұрлым сенімді өнімділікке қол жеткізу үшін ол соғыс кезінде германий кристалдарымен жұмыс істеуде үлкен тәжірибе жинақтаған Уэлкерге жүгінді. Уэлкердің командасы германий кристалдарының үлкенірек, таза үлгілерін өсірді және материалдың сапасы жақсарған сайын, Mathare нүктелі контактілі күшейткіштер 1948 жылдың маусымында сенімді болды.
Матаре тізбегіне негізделген «транзистронның» рентгендік кескіні, оның германиймен екі жанасу нүктесі бар.
Матаре тіпті не болып жатқанының теориялық үлгісіне ие болды: ол екінші контакт германийде тесіктер жасап, бірінші контакт арқылы токтың өтуін жеделдетіп, азшылық заряд тасымалдаушыларын қамтамасыз етеді деп сенді. Уэлкер онымен келіспеді және болып жатқан нәрсе далалық әсердің қандай да бір түріне байланысты деп есептеді. Дегенмен, олар құрылғыны немесе теорияны әзірлемес бұрын, олар американдықтардың бір тобы дәл осындай тұжырымдаманы - екі нүктелі контактісі бар германий күшейткішін - алты ай бұрын әзірлегенін білді.
Мюррей Хилл
Соғыстың соңында Мервин Келли Билл Шокли басқаратын Bell Labs компаниясының жартылай өткізгіштерді зерттеу тобын реформалады. Жоба өсті, көбірек қаржы алды және Манхэттендегі бастапқы зертханалық ғимаратынан Мюррей Хиллдегі (Нью-Джерси) кеңейтілген кампусқа көшті.
Мюррей Хилл кампусы, шамамен. 1960
Жетілдірілген жартылай өткізгіштермен қайта танысу үшін (соғыс кезіндегі операциялық зерттеулерден кейін) Шокли 1945 жылдың көктемінде Рассел Ольдің Холмдел зертханасына барды. Ол соғыс жылдарын кремниймен жұмыс істеп, уақытты босқа өткізген. Ол Шоклиге өзінің құрылысының өрескел күшейткішін көрсетті, ол оны «тоқтау» деп атады. Ол кремний нүктесі контактілі түзеткішті алып, ол арқылы батареядан ток жіберді. Шамасы, батареяның жылуы байланыс нүктесіндегі қарсылықты азайтып, түзеткішті кіріс радио сигналдарын динамикті қуаттандыру үшін жеткілікті қуатты тізбекке жіберуге қабілетті күшейткішке айналдырды.
Әсер дөрекі және сенімсіз болды, коммерцияландыруға жарамсыз болды. Дегенмен, Шоклидің жартылай өткізгішті күшейткішті құруға болатындығы туралы пікірін растау жеткілікті болды және бұл қатты дене электроникасы саласындағы зерттеулерге басымдық беру керек. Сондай-ақ Оланың командасымен кездесуі Шоклиді ең алдымен кремний мен германийді зерттеу керек деп сендірді. Олар тартымды электрлік қасиеттерді көрсетті, ал Ohl компаниясының металлургтері Джек Скафф пен Генри Терер соғыс кезінде осы кристалдарды өсіруде, тазартуда және легирлеуде таңғажайып жетістікке жетіп, басқа жартылай өткізгіш материалдарға арналған барлық технологиялардан асып түсті. Шокли тобы соғысқа дейінгі мыс оксиді күшейткіштеріне бұдан былай уақытты босқа өткізбейтін болды.
Келлидің көмегімен Шокли жаңа команда жинай бастады. Негізгі ойыншылардың қатарында Шоклиге қатты күйдегі күшейткіштегі алғашқы әрекетіне көмектескен Уолтер Браттейн және жас физик және Bell Labs жаңа қызметкері Джон Бардин болды. Бардин, бәлкім, команданың кез келген мүшесінің қатты дене физикасы туралы ең кең біліміне ие болды - оның диссертациясында натрий металының құрылымындағы электрондардың энергетикалық деңгейлері сипатталған. Ол сонымен қатар Атанасов пен Браттейн сияқты Джон Хасбрук Ван Влектің тағы бір протегесі болды.
Атанасов сияқты Бардин мен Шоклидің диссертациялары өте күрделі есептеулерді қажет етті. Олар Монроның жұмыс үстеліндегі калькуляторын пайдаланып материалдардың энергетикалық құрылымын есептеу үшін Алан Вилсон анықтаған жартылай өткізгіштердің кванттық механикалық теориясын қолдануға мәжбүр болды. Транзисторды жасауға көмектесе отырып, олар болашақ аспиранттарды мұндай жұмыстан құтқаруға үлес қосты.
Шоклидің қатты күйдегі күшейткішке бірінші көзқарасы кейінірек деп аталатын нәрсеге сүйенді.«. Ол металл пластинаны n-типті жартылай өткізгішке (теріс зарядтардың артығымен) іліп қойды. Пластинаға оң зарядты қолдану артық электрондарды кристалдың бетіне шығарып, электр тогы оңай өтетін теріс зарядтар өзенін жасады. Күшейтілген сигнал (вафлидегі заряд деңгейімен көрсетілген) осылайша негізгі тізбекті модуляциялай алады (жартылай өткізгіштің беті бойымен өтетін). Бұл схеманың тиімділігі оған физикадан теориялық білімі арқылы ұсынылды. Бірақ, көптеген эксперименттер мен эксперименттерге қарамастан, схема ешқашан жұмыс істемеді.
1946 жылдың наурызында Бардин мұның себебін түсіндіретін жақсы дамыған теорияны жасады: кванттық деңгейдегі жартылай өткізгіштің беті оның ішкі бөлігінен басқаша әрекет етеді. Беткейге тартылған теріс зарядтар «беттік күйлерде» ұсталып, электр өрісінің материалға пластинкаға енуіне кедергі жасайды. Команданың қалған бөлігі бұл талдауды тартымды деп тапты және үш бағыт бойынша жаңа зерттеу бағдарламасын бастады:
- Беттік күйлердің бар екенін дәлелдеңіз.
- Олардың қасиеттерін зерттеу.
- Оларды қалай жеңуге болатынын анықтаңыз және оны жұмыс істеңіз .
Бір жарым жылға созылған зерттеулер мен эксперименттерден кейін 17 жылы 1947 қарашада Браттайн жаңалық жасады. Ол пластинка мен жартылай өткізгіштің арасына су сияқты ион толтырылған сұйықтықты орналастырса, пластинаның электр өрісі иондарды жартылай өткізгішке қарай итеретінін және олар беттік күйлерде ұсталған зарядтарды бейтараптандыратынын анықтады. Енді ол пластинаның зарядын өзгерту арқылы кремний бөлігінің электрлік әрекетін басқара алды. Бұл жетістік Бардинге күшейткішті құрудың жаңа тәсілі туралы идеяны берді: түзеткіштің жанасу нүктесін электролиттік сумен қоршау, содан кейін бетінің жағдайын бақылау үшін судағы екінші сымды пайдалану және осылайша негізгі электр өткізгіштік деңгейін бақылау. байланыс. Осылайша Бардин мен Браттайн мәреге жетті.
Бардиннің идеясы жұмыс істеді, бірақ күшейту әлсіз болды және адам құлағына жетпейтін өте төмен жиіліктерде жұмыс істеді - сондықтан ол телефон немесе радио күшейткіш ретінде пайдасыз болды. Бардин оның бетінде аз заряд жиналатынына сеніп, Пурдюде өндірілген кері кернеуге төзімді германийге ауысуды ұсынды. Кенеттен олар күшті өсім алды, бірақ күткеннен керісінше. Олар азшылық тасымалдаушы эффектісін ашты - күтілген электрондардың орнына германий арқылы өтетін ток электролиттен келетін тесіктер арқылы күшейтілді. Электролиттегі сымдағы ток n-типті германий бетінде p-типті қабат (артық оң зарядтар аймағы) жасады.
Кейінгі тәжірибелер электролиттің мүлдем қажет еместігін көрсетті: германий бетіне екі жанасу нүктесін жақын орналастыру арқылы олардың бірінен екіншісінен токқа дейін токты модуляциялауға болады. Оларды мүмкіндігінше жақындату үшін Браттайн алтын фольга бөлігін үшбұрышты пластикке орап, соңында фольганы мұқият кесіп тастады. Содан кейін серіппенің көмегімен ол үшбұрышты германийге қарсы басты, нәтижесінде кесудің екі шеті оның бетіне 0,05 мм қашықтықта тиді. Бұл Bell Labs транзисторлық прототипіне өзінің ерекше көрінісін берді:
Brattain және Bardeen транзисторларының прототипі
Матаре мен Уэлкердің құрылғысы сияқты, бұл, негізінен, классикалық «мысықтың сақалы» болды, оның орнына бір емес, екі байланыс нүктесі бар. 16 желтоқсанда ол қуат пен кернеудің айтарлықтай өсуін және естілетін диапазонда 1000 Гц жиілігін өндірді. Бір аптадан кейін, шамалы жақсартулардан кейін Бардин мен Браттейн кернеуді 100 есеге және қуатты 40 есеге арттырды және Bell директорларына олардың құрылғысы дыбыстық сөйлеуді шығара алатынын көрсетті. Қатты денені әзірлеу тобының тағы бір мүшесі Джон Пирс «транзистор» терминін Беллдің мыс оксиді түзеткішінің варисторының атауынан кейін енгізді.
Келесі жарты жыл бойы зертхана жаңа туындыны құпия ұстады. Басшылық транзисторды коммерцияландыруды басқа біреудің қолына алмас бұрын бастағанына көз жеткізгісі келді. 30 жылы 1948 маусымда Уэлкер мен Матаренің өлместік туралы армандарын талқандау үшін баспасөз мәслихаты жоспарланған болатын. Осы уақытта жартылай өткізгіштерді зерттеу тобы тыныштықпен құлады. Бардин мен Браттейннің жетістіктері туралы естігеннен кейін, олардың бастығы Билл Шокли барлық құрметті өзіне алу үшін жұмыс істей бастады. Ол тек бақылаушы рөлді ойнағанымен, Шокли көпшілік алдында таныстыруда бірдей, тіпті көп емес жарнамаға ие болды - оның осы жарияланған фотосуретінде дәл зертханалық орындықтың қасында көрсетілгендей:
1948 жылы жарияланған фотосурет - Бардин, Шокли және Брэттейн
Алайда Шоклиге бірдей атақ жеткіліксіз болды. Bell Labs-тан тыс кез келген адам транзистор туралы білмей тұрып, ол оны өзі үшін қайта ойлап табумен айналысты. Және бұл көптеген қайта ойлап табулардың алғашқысы ғана болды.
Тағы не оқу керек
- Роберт Будери, әлемді өзгерткен өнертабыс (1996)
- Майкл Риордан, «Еуропа транзисторды қалай жіберіп алды», IEEE Spectrum (1 қараша, 2005 ж.)
- Майкл Риордан және Лилиан Ходдесон, Кристалл от (1997)
- Арманд Ван Дормаэль, «Француздық» транзистор, (1994)
Ақпарат көзі: www.habr.com